半導體器件輻射效應及抗輻射加固

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1、電子技術李致遠:半導體器件輻射效應及抗輻射加固半導體器件輻射效應及抗輻射加固李致遠(西安衛(wèi)光半導體有限公司陜西西安710065)摘要:隨著空間技術、核技術和戰(zhàn)略武器技術的發(fā)展,各種電子設備已經廣泛用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船、運載火箭、遠程導彈和核武器控制系統(tǒng)中。構成電子設備的電子元器件不可避免地要處于空間輻射和核輻射等強輻射應用環(huán)境之中,輻射作用會對元器件性能造成不同程度的破壞,進而使整個電子設備發(fā)生故障。介紹了微電子器件應用中可能遇到的兩類輻射環(huán)境,著重分析了輻射對半導體材料與器件的作用機理和不同類型器件的輻射誘生失效模式,分別介紹了對雙極型

2、器件和MOS器件進行輻射加固的主要方法。關鍵詞:雙極型器件;MOS器件;輻射效應;輻射加固中圖分類號:TN32文獻標識碼:B文章編號:1004373X(2006)1913804RadiationEffectandReinforceofRadiationResistanceforSemiconductorDeviceLIZhiyuan(Xi′anWeiguangSemiconductorCo.Ltd.,Xi′an,710065,China)Abstract:Alongwithspacetechnology,nucleartechnologya

3、ndstratagemweapontechnologydevelopment,mostofelec2tronicequipmentsarewidelyusedtocontrolsystemforsatellite,universeairshipandcarrierrocket.Electronicdeviceontheseequipmentsworkinginradiationenvironment.Theyhavetosufferstrongradiationsuchlikespaceradiationandnuclearradia2ti

4、on,somedegreecharacteristiccanbedestroiedbyradiation,then,leadequipmentsbreakdown.Thetextintroducestwopossi2bleradiationenvironmentduringmicro-electronicdeviceapplication,analyzestheeffectmechanismofradiateinfectionforsemiconductormaterialandthefailuremodeofradiationinfect

5、ionfordifferenttypedevice.IntroducesthereinforcemethodtoresistradiationforbipolardeviceandMOSdevice.Keywords:bipolardevice;MOSdevice;radiationeffect;radiationreinforce率來表征,他定義為單位時間內指定材料所吸收的能量,1輻射環(huán)境單位為rad(材料)/s或Gy(材料)/s。1.1核輻射環(huán)境1.2空間輻射環(huán)境核輻射環(huán)境包括核爆炸環(huán)境和核動力環(huán)境。核武器在宇宙處層空間存在著各種高能輻

6、射,通常稱為宇宙爆炸時所產生的大量高能粒子和強烈的電磁脈沖等通過射線。宇宙射線來自銀河系和太陽系的某些星球,例如,和傳播的空間稱為核爆炸環(huán)境;原子能核電站、核潛艇以太陽耀斑出現時,從太陽表面就會噴射出大量的快速粒及裝有核能源的人造衛(wèi)星等也會在其周圍產生一定程度子,其中的高能質子的能量可達1～100MeV。人造衛(wèi)星的核輻射,稱為核動力環(huán)境。核輻射環(huán)境中的高能粒子主和宇宙飛船等航天器在宇宙空間飛行時,不可避免地要受要有快中子流、高能電子流、γ射線、X射線、α射線和β射到各種宇宙射線的照射和高能粒子的轟擊。線等,其中α射線和β射線易被大氣吸收,射

7、程很短,對電核爆炸時的瞬態(tài)輻射劑量率比空間輻射的劑量率大子設備及其元器件威脅最大的是快中子(指能量大于近十個數量級,但二者的累積總劑量比較接近。所以,武015MeV的中子)流和γ射線(能量在1MeV左右)。器系統(tǒng)側重于抗核瞬態(tài)輻射加固,空間系統(tǒng)側重于長期耐物體經受的中子輻射強度通常用中子通量(也稱中子累積輻射劑量,軍用衛(wèi)星系統(tǒng)因要考慮在高空核爆炸環(huán)境注量)來表征,他定義為通過單位面積物質的中子數,單位中生存,應當進行抗瞬態(tài)核輻射和抗累積空間輻射的雙重2加固。為“中子數/cm”。物質在輻射環(huán)境中吸收的能量則用輻射劑量來表征,穩(wěn)態(tài)輻射一般用總劑

8、量來表征,他以rad此外,在微電子器件的制造過程中,某些工藝過程(如(Si)或Gy(Si)=1rad(材料)為單位。瞬態(tài)輻射則用劑量電子束光刻、電子束蒸發(fā)、等離子刻蝕、測射和離子